| 研究課題/領域番号 |
15H04236
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
増崎 貴 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (80280593)
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| 研究分担者 |
小林 政弘 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30399307)
田中 宏彦 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (60609981)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | プラズマ・核融合 / ヘリオトロン / ダイバータ / 統計的磁気面 / プラズマ輸送 / LHD / EMC3-EIRENE |
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| 研究実績の概要 |
EMC3-EIRENEコードを用いた計算機シミュレーションの改良を進めた。ヘリオトロン型装置である核融合研の大型ヘリカル装置（LHD）の複雑な周辺磁場構造を、ダイバータレグ構造を含む形で、複数の実験磁場配位の計算メッシュを作成した。
LHD実験に供する分光器を購入した。既設の分光器と本分光器の２台で、異なる視野でダイバータ部を観測することとしていたが、研究グループで検討を進めた結果、平成27年度に購入する分光器を、既設のものよりも波長分解能が高いものを購入することとし、２台の分光器で同じダイバータ部を観測することとした。これにより、既設の分光器では幅広い波長領域を観測し、新規購入した分光器により、プラズマからの発光線スペクトルのドップラーシフトや温度による広がりを解析することが可能となった。今後、これらの分光器のデータから、不純物の輸送過程と磁場構造との関係を調べて計算機シミュレーションの妥当性検証のためのデータを得る。
平成27年度は、LHD実験が諸事情により実施されなかった。そのため新規の実験、データ取得はできなかった。そこで、平成26年度までに取得したいたデータの解析を進め、計算機シミュレーションとの比較を行った。複数のダイバータ板に設置している静電プローブによる熱・粒子束分布データについて、不純物ガスの導入により放射損失を増大してダイバータ熱負荷を低減する実験のデータを、上述の計算メッシュを用いた計算機シミュレーションと比較した。その結果、熱・粒子束分布の実験結果は計算機シミュレーションでは再現できなかった。その一方で、窒素ガス導入時のダイバータ熱負荷低減のトロイダル異方性は、放射損失分布測定データと計算機シミュレーションの比較から、周辺磁力線構造と窒素のリサイクリング率が低いことにより理解できることを示すことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
今年度は、LHD実験が実施されなかったため、新規増設した分光器を用いた高波長分解能での２次元分光計測データの取得ができなかった。また、静電プローブおよび赤外線カメラ計測データの新しいデータの取得もできなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
計算機シミュレーションにおいては、EMC3-EIRENEコードに改良を加えていく。具体的には、現在一定値として扱っている、磁力線を横切る輸送係数に、空間的な変化を加える。これまでに、LHDにおける実験から輸送係数がプラズマ温度や磁場強度に依存している可能性が示唆されており、これらの依存性をシミュレーションに取り込むよう、海外研究協力者とも議論しながら検討を進める。磁場強度はプラズマの変化に依らず、磁場コイル電流と位置で決まると考えられるので、シミュレーションに取り込みやすいと考えており、まずは磁場強度に対する依存性から取り込む。
計算機シミュレーションの妥当性を検証するために必要な実験データを、LHDにおいて取得する。２次元分光計測のために昨年度購入した高波長分解能を有する分光器によりダイバータ部の観測を行い、プラズマからの発光線スペクトルのドップラーシフトや温度による広がりを解析し、不純物の輸送過程と磁場構造との関係を調べ、計算機シミュレーションの妥当性検証のためのデータとする。静電プローブ計測では、磁力線構造が特徴的な複数の場所のダイバータ板に設置した静電プローブアレイにより、それぞれのダイバータ板上の電子密度、電子温度、粒子束の計測を行い、データを取得する。赤外線カメラ計測では、トーラス外側のポートから内側ダイバータを見込む視野より、内側ダイバータへの熱流束計測を行い、データを取得する。得られた熱・粒子束分布データについて、改良した計算機シミュレーションによる再現を試みる。実験データが再現できない場合は、その原因を明らかにする。
今年度のLHD実験は、２月から開始されることになっている。年度内に取得できるデータは少ないが、シミュレーションの改良を進める。
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